La prueba de relación de transformación compara la tensión (o la corriente, en un CT) de un devanado con la del otro para comprobar que la relación de espiras coincide con la de placa en cada toma. La misma medición confirma la polaridad y, en trifásicos, el grupo vectorial. Detecta espiras en cortocircuito, circuitos abiertos, conexiones equivocadas, problemas del cambiador de tomas y marcas invertidas, que de otro modo aparecen como disparos indebidos de la diferencial o la direccional.
Qué es la prueba de relación de transformación
La relación de transformación es el cociente entre la tensión de un devanado y la de otro cuando el transformador está en vacío. En un transformador sano coincide, con muy poca diferencia, con la relación de espiras. La prueba aplica una tensión alterna conocida, normalmente baja, a un devanado y mide la tensión inducida en el devanado correspondiente del otro lado. El instrumento calcula la relación, la compara con la de placa e informa también la desviación de fase y la corriente de excitación de la medición.
Se conoce como prueba TTR (transformer turns ratio). Es una prueba de baja tensión y no somete el aislamiento a esfuerzo. IEEE C57.12.90 trata la relación, la polaridad y la relación de fase como un mismo bloque de ensayos, y por eso esta guía los explica juntos: con una sola medición bien interpretada se responden las tres preguntas.
Qué mide y qué defecto detecta
La prueba compara la relación medida con la teórica, calculada con las tensiones de placa de cada posición del cambiador, y expresa la diferencia en porcentaje. La fase entre la tensión aplicada y la inducida confirma la polaridad y, en trifásicos, el grupo vectorial. Un resultado fuera de lo esperado apunta a:
- Espiras en cortocircuito, por una falla del aislamiento entre espiras. Es la razón principal de la prueba.
- Circuitos abiertos o conexiones flojas en el devanado o en sus salidas.
- Cambiador de tomas con contactos dañados, posición mal indicada o conexiones internas cambiadas. La conmutación del ruptor se revisa aparte con la resistencia dinámica del cambiador.
- Errores de conexión después de un transporte, una reparación o un cambio de grupo vectorial.
- Placa o datos equivocados, algo que conviene descubrir antes de ajustar la protección diferencial 87T.
La prueba no ve el estado del aislamiento a tierra ni deformaciones leves de los devanados. Para eso están la tan δ, la impedancia de cortocircuito y el FRA.
Grupo vectorial y desfase
El grupo vectorial dice cómo están conectados los devanados y qué desfase hay entre alta y baja tensión. Según IEC 60076-1 se escribe así:
- Letra mayúscula para la alta tensión: D (triángulo), Y (estrella) o Z (zigzag), con N si el neutro es accesible.
- Letra minúscula para la baja tensión (d, y, z), con n si el neutro sale.
- Número horario: el atraso de la baja tensión respecto a la alta, en pasos de 30°, con la alta tensión a las 12.
Así, Dyn11 tiene la baja tensión atrasada 330°, es decir, adelantada 30°, y es muy usado en distribución; YNd1 la tiene atrasada 30°; Yyn0 no tiene desfase y su neutro de baja tensión es accesible, lo que no significa que esté aterrizado. Las conexiones Yy, Dd y Zz dan números pares; Yd, Dy, Yz y Dz, impares.
Un grupo vectorial errado tiene dos consecuencias serias. Dos transformadores puestos en paralelo con grupos distintos producen corrientes de circulación muy grandes. Y una diferencial ajustada con el grupo equivocado compensa mal el desfase, ve una corriente diferencial con la carga y dispara al energizar o al tomar carga: es una de las causas que revisamos en disparo de la 87T sin falla interna. Antes de poner transformadores en paralelo se verifica además que su impedancia sea parecida.
Polaridad en transformadores de corriente y de tensión
La polaridad dice en qué sentido sale la señal secundaria respecto de la primaria. Las marcas son sustractivas en la práctica habitual:
- En un CT, IEC 61869-2 marca el primario P1/P2 y el secundario S1/S2; IEEE C57.13 usa H1/H2 y X1/X2. Si la corriente entra por P1 (H1), sale por S1 (X1) hacia el circuito externo, prácticamente en fase.
- En un PT inductivo, IEC 61869-3 marca el primario A y N (o A y B si ambos extremos son aislados) y el secundario a y n; los devanados de tensión residual, da y dn. En un instante dado, A y a tienen la misma polaridad.
Una polaridad invertida no se nota en un amperímetro ni en un voltímetro, pero sí en todo lo que depende de la dirección: la diferencial, la direccional, la distancia 21, la verificación de sincronismo y la medición de energía. Por eso se verifican dos cosas: la polaridad del equipo y la del cableado hasta el relé o el medidor (borneras, puentes y cables), como se explica en bornes y secundarios del CT. A veces la polaridad se invierte a propósito, por ejemplo para que todos los CT de una diferencial miren al objeto protegido, así que antes de corregir se comparan con los planos. Después de energizar, una prueba con carga confirma magnitudes, ángulos y secuencia en el relé; en los devanados de tensión residual, la suma debe ser prácticamente cero en condiciones normales.
En transformadores de corriente
En un CT la relación que interesa es la de corrientes, no la de tensiones. La prueba se hace en cada núcleo y en cada toma que se vaya a usar, porque una toma o un núcleo equivocados producen mediciones erróneas y disparos indebidos o faltas de disparo. El resultado tiene dos partes:
- Error de relación: la diferencia entre la relación medida y la de placa, que se compara con la clase del núcleo. IEC 61869-2 fija los límites por clase y por porcentaje de la corriente nominal: en un núcleo de medida de clase 0,5, por ejemplo, el error admitido a la corriente nominal es ±0,5 %, con límites más amplios a corrientes bajas; en los núcleos de protección (5P, 10P) la exigencia se expresa como error compuesto a la corriente límite de precisión. IEEE C57.13 usa sus propias clases.
- Desfase: cerca de 0° la polaridad es correcta; cerca de 180°, está invertida.
Cuando no es práctico inyectar corriente por el primario (CT tipo buje o dentro de una GIS), existe un método por tensión aplicada al secundario por debajo del punto de rodilla, que verifica relación y toma pero no reproduce las condiciones de carga. En cualquier caso, la prueba de campo no certifica la clase del CT: se hace a una sola corriente y con otra carga. Si sospecha espiras en cortocircuito, la confirmación viene de la prueba de excitación y punto de rodilla.
A qué equipos y niveles de tensión aplica
| Nivel | Equipos típicos | Fábrica | Puesta en servicio | Mantenimiento |
|---|---|---|---|---|
| BT | Transformadores secos, de control y de aislamiento; CT de baja tensión | Sí | Sí | Cuando hay sospecha |
| MT | Transformadores de distribución, CT y PT de celdas | Sí | Sí | Sí |
| AT | Transformadores de potencia y autotransformadores, CT y PT | Sí | Sí, con polaridad hasta el relé | Sí, en todas las tomas |
| EAT | Autotransformadores y bancos monofásicos, CT y PT | Sí | Sí, con polaridad hasta el relé | Sí, en todas las tomas |
Dónde no aplica, o aplica de otra forma: en transformadores de tensión capacitivos (CVT) la relación depende del divisor capacitivo y de la unidad electromagnética, y su verificación sigue la guía del fabricante; los reactores en derivación tienen un solo devanado por fase y no hay relación que medir; y la clase de precisión de un PT no se juzga con la TTR sino con la prueba de exactitud de IEC 61869-3, con la tensión y la carga que fija la norma.
Norma y criterios
La medición de la relación de tensión y la comprobación del desplazamiento de fase son pruebas de rutina de IEC 60076-1, que también fija la tolerancia: en la toma principal, el menor de ±0,5 % de la relación declarada o ±1/10 del porcentaje de impedancia de cortocircuito medido; para las demás tomas la tolerancia se acuerda. En la familia IEEE, C57.12.00 pide que, en vacío, las tensiones de todos los devanados y tomas queden dentro del 0,5 % de las de placa, y C57.12.90 describe los métodos de relación, polaridad y relación de fase. La guía de campo IEEE C57.152 recoge la prueba para diagnóstico. Para CT y PT mandan IEC 61869-2 e IEC 61869-3 o IEEE C57.13, con la guía de campo IEEE C57.13.1 para CT.
En la práctica se leen tres cosas: la desviación contra la placa en cada toma; la comparación entre fases, que deben dar casi lo mismo; y la comparación con fábrica y con pruebas anteriores, porque un cambio pequeño pero nuevo vale más que el valor absoluto. El grupo vectorial y la polaridad no tienen tolerancia: coinciden con la placa y los planos o no.
Qué puede falsear el resultado
- Posición del cambiador distinta de la anotada, o un cambiador sin carga que quedó entre posiciones.
- Conexión trifásica mal interpretada: en estrella-triángulo se compara cada devanado con el que le corresponde según el diagrama de placa, y la relación teórica se ajusta por √3 cuando corresponde.
- Secuencia de fases mal identificada en el patio, que hace leer otro grupo vectorial.
- Inducción de líneas energizadas cercanas en subestaciones de alta y extra alta tensión.
- Núcleos de CT abiertos que no se están probando, o el cableado de control conectado durante la medición.
- Datos de placa de una toma equivocada o de otra unidad.
La temperatura casi no influye en la relación, a diferencia de la resistencia de devanados.
Qué hacer si el resultado sale mal
Primero se confirman la posición del cambiador, la conexión y la relación teórica que usó el instrumento, y se repite la medición comparando con las otras fases y las tomas vecinas. Si la desviación aparece en todas las tomas de una fase, el problema probablemente está en el devanado principal; si solo en algunas, en el devanado de regulación o en el cambiador. Una corriente de excitación más alta en la fase dudosa refuerza la sospecha de espiras en cortocircuito; vea la prueba de corriente de excitación. Se complementa con resistencia de devanados, análisis de gases y FRA, y no se energiza un transformador con una desviación confirmada sin el diagnóstico del fabricante. Si el problema es de polaridad o de grupo en el cableado, se corrige y se repite la verificación hasta el relé.
- ¿Se confirmaron la posición del cambiador, la conexión y la relación teórica del instrumento?
- NoCorríjalas y repita, comparando con las otras fases y las tomas vecinas
- Sí¿En qué tomas aparece la desviación?
- En todas las tomas de una faseProblema probable en el devanado principal
- Solo en algunas tomasProblema probable en el devanado de regulación o en el cambiador
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Nuestro equipo mide relación, polaridad y grupo vectorial en transformadores de potencia, distribución, CT y PT, en subestaciones e industria de media, alta y extra alta tensión, y verifica los circuitos secundarios hasta el relé antes de energizar. Conozca el alcance en pruebas a transformadores de potencia y pruebas a transformadores de corriente y tensión. Si el grupo vectorial o la relación afectan los ajustes de la diferencial, los corregimos con configuración remota de relés; escríbanos.
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Referencias
- IEC 60076-1, Power transformers – Part 1: General.
- IEEE Std C57.12.00, Standard for General Requirements for Liquid-Immersed Distribution, Power, and Regulating Transformers.
- IEEE Std C57.12.90, Standard Test Code for Liquid-Immersed Distribution, Power, and Regulating Transformers.
- IEEE Std C57.152-2025, Guide for Diagnostic Field Testing of Liquid-Filled Power Transformers, Regulators, and Reactors.
- IEC 61869-2, Instrument transformers – Part 2: Additional requirements for current transformers.
- IEC 61869-3, Instrument transformers – Part 3: Additional requirements for inductive voltage transformers.
- IEEE Std C57.13, Standard Requirements for Instrument Transformers, e IEEE Std C57.13.1, Guide for Field Testing of Relaying Current Transformers.
Preguntas frecuentes
¿Cuánta desviación se acepta en la prueba de relación de un transformador?
IEEE C57.12.00 pide que las tensiones queden dentro del 0,5 % de las de placa, e IEC 60076-1 fija como tolerancia en la toma principal el menor valor entre ±0,5 % y una décima parte de la impedancia de cortocircuito medida. En campo se compara además con fábrica y entre fases.
¿Qué pasa si la polaridad de un CT está invertida?
Un amperímetro no lo nota, pero todo lo que depende de la dirección sí: la diferencial ve una corriente de operación que no existe y puede disparar al tomar carga, la direccional y la distancia ven la falla del lado equivocado y los medidores de energía registran al revés. A veces la inversión es intencional, así que antes de corregir se comparan con los planos.
¿Cómo se verifica el grupo vectorial en campo?
Con el mismo equipo de relación: se mide el desfase entre la tensión aplicada en alta y la inducida en baja para cada par de devanados que corresponde según el diagrama de placa, y se compara con el número horario. También existe un método clásico con voltímetro y fuente trifásica de baja tensión. El resultado coincide con la placa o no: no hay tolerancia.